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张景中院士:思想解放的广州让我的研究成果从纸上进入现实

2017-03-20 08:40 来源:大洋网

中科院院士张景中。广报记者苏俊杰摄

大洋网讯 他是中科院院士,也是全国优秀教师;他是科学家,也是中学数学教育的设计者。在记者采访的院士中,张景中院士也许是最接地气的科学家之一:为让数学更容易,他提出教育数学,两个班的普通学生3年之后数学成绩个个优秀;为让数学更有趣,他的团队推出了“超级画板”,几何机器证明研究得到成功应用。在广州工作22年,他的两大研究成果都得以落地应用。他感慨道:“思想解放的广州让我的研究成果从纸上进入了现实。”

【院士小传】

张景中,河南省汝南县人。1954年进入北京大学数学力学系学习,1957年肄业。1979年任中国科学技术大学数学系讲师,1982年升为副教授。1985年起在中国科学院成都分院工作,任数理科学研究室主任、研究员。1995年当选为中国科学院院士。现为广州大学计算机与教育软件学院名誉院长,中国科学院成都计算机应用研究所名誉所长等。曾获“全国优秀教师”等称号及“全国五一劳动奖章”。

他和合作者提出和实现了定理机器证明的数值并行方法。把多年来在教育数学研究中所发展的几何新方法用于机器证明,创建了几何定理可读证明自动生成的原理和方法。曾获1982年国家发明奖二等奖,1995年中国科学院自然科学奖一等奖,1997年国家自然科学奖二等奖。科普作品曾获2005年和2009年国家科技进步奖二等奖。

“超级画板”落地

推广这款好的教学软件

1995年,即将进入耳顺之年的张景中开始“广漂”生涯。“当时广州想进行一个软件开发类的研究项目,刚好和我的研究内容有关系,我们就来到了这里。”如今,22年过去,他已年逾八十。

在广州的22年,有两项成果让张景中印象深刻,其中一项是具有自动推理功能的动态数学软件“超级画板”。在此之前,他创立了计算机生成几何定理可读证明的原理和算法,这项成果被国际同行认为是使计算机能像处理算术一样处理几何的“里程碑”。1995年,他因此获“中科院自然科学奖一等奖”,1997年获“国家自然科学奖二等奖”。

在广州,这一研究成果变成了智能软件而更加可视化。“超级画板”实现了高度的智能化,不仅在使用的方便性和教学互动性上超过国内外同类产品,而且还可以进行几何机器证明,适用于从小学到大学的学生自学、教师备课进修、课堂教学和网络教学。

2009年,时任广州市委书记朱小丹在看了张景中的演示后当场表态:“广州要带头推广这么好的教学应用软件。”他说,广州发展教育的任务非常重,主要从孩子抓起,科普工作要大力加强。读书学习兴趣很重要,用了“超级画板”后,学生兴趣提高了,就应该推广。

如今,这项研究成果已经在教学方面广泛应用,大大提升了孩子们学数学的兴趣。

让数学更好学

逾百学生中考100%达优

相比几何机器证明的高大上,另一项研究更加接地气。在漫长的科学研究生涯中,张景中还是一名视科普为终身事业的数学教育家。一直致力于将数学变简单的他,2012年创造了一个不小的教育奇迹。

早在1974年,张景中在新疆一个农场子女中学教书时,就深感学生学习数学很困难,由此开始思考让数学变得好学的方法。20世纪80年代以来,他陆续发表了一系列有关数学教育的著作。然而30多年来,在应试教育的大背景下,却没人敢将他的设想进行教学实验。

“一直到2012年,第一篇论文发表了32年之后还没有人敢做,是广州市科协支持了这个实验的立项。”张景中说,当时广州市科协的领导曾找他加入“千师万苗工程”,即1个专家带10个中学生,1000个专家带10000个学生。“中学生那么多,我带好10个能解决多大的问题?我的精力有限,寿命有限。如果能建立一种可操作的方法,无论谁来教,无论谁来学,都能在数学上有显著提高,不是更好吗?但这需要实验。”张景中建议给他几个班,让他进行实验,而且要求不要挑好学生。

广州市科协支持了这一做法。海珠实验中学的领导和老师大胆地承担了建设实验班的工作。实验班学生入学时做了测试,其中一题是让学生计算三角形的高,有些钝角三角形的高在外面,结果有2/3的学生不会做,这说明学生们的数学水平确实很一般。授课老师将张景中有关著作的内容编入教案,设计了90多节课取代通用教材,有些地方还改变了传统的定义。3年后的中考,这两个班的数学成绩竟然全部达到优秀水平。

“3年时间里,不仅减少了48个数学课时,还学到了一些高中才能学到的知识。中考成绩出来之后,这两个班的学生数学成绩优秀率达到了100%,我都感觉很惊讶。我觉得两个班的学生成绩会提高,但提高到这个程度是我想不到的。”张景中说,因为与课程标准中数学教学的内容不一致,实验有风险,学校当初还和实验班的学生家长们签了协议,保证中考失败了也能在本校上高中。没想到两个班100多个学生中,除了7个没有本地户口的学生外,全部上了广州的好高中。

谈数学教育:

改造优化初高中数学教学

为什么学了和标准课程不一样的内容,学生的成绩反而提高了呢?

张景中认为,为数学教育而改造数学,通过丰富发展数学而推进教育,是教育数学的宗旨。这包括提出新定义新概念,建立新方法新体系,发掘新问题新技巧,寻求新思路新趣味等。

在他看来,不仅是初中数学,高中、大学数学都可以改造优化。如高等数学中的微积分很多人认为难懂,归根到底就是极限概念问题。微积分真的必须以极限为基础吗?他思考了50年,最近发现“其实这个问题很简单,就是平均速度与瞬时速度的关系,瞬时速度是忽快忽慢的,基于这个来谈微积分,那么高中甚至初中都能讲了。”

谈人才引进:

更重要的是自己培养人才

来广州之后,张景中每年有一多半的时间在广州。这些年来广州发展得很快,他都看在眼里。广州吸引人才方面下了很大功夫,但他认为除了吸引人才,更重要的是注重自己培养人才。

“人才引进会推高政府对人才的重视程度,但如果不培养,人才的数量是有限的,你引进一个,别人就少了一个,所以最重要的还是花力气培养自己的人才。”张景中认为,引进人才要有针对性,根据科学问题来组织适当的团队。

“广州与北京、上海最大的差距可能在教育。最近几年,广州更重视教育了,还组建了教育研究院。教育数学实验在教育研究院立项后,有很多学校申请参加。”张景中说。

“大学不要停留在数数阶段,比如院士多少、杰青多少。”张景中称,有文章说国际上只有三流的大学在重视数数,好的大学应该看有什么样的建树能够载入历史,“我们要争取解决国际上正在做而没有解决的问题,或者是人家还没有发现而我们发现提出的问题。”

谈人生成长:

反复思考就可能有所发现

在张景中的成长历程中,也曾遇到多个挫折,比如学历,虽然北大给他补发了毕业证,但他其实没读完大学。“我只念了三年半大学,1958年还没有从北大毕业就到农场劳动了。”张景中说。

大学都没毕业是如何取得这么大成就的呢?张景中说是自学和持续不断的思考。在农场期间,他就在思考一些数学里的基本问题,因为“高大上的东西都是从最基本的开始,从小数据和小切口也可以看到很多东西”。

“有人曾问‘数学之王’高斯为何会取得如此大的成就,他说‘假如别人和我一样持久地思考数学,他们也会做出同样的发现’。其实很多成就都是普通人取得的,一个人在一个问题上反复思考,就可能有所发现。”张景中说。

【记者手记】

仍奔波在传道路上的八旬长者

采访张景中院士的当月正值他80岁生日,当他穿着最普通的外套出现在我们面前时,略显羸弱的身子让我们一度担心他的健康。随着采访的深入,记者发现,这位谦逊的长者目前依然奔波在传道、授业、解惑的大道上。

采访约在广州市南海中学,为了给我们预留足够的时间,他牺牲了午休早早赶到,为我们提供了一个小时的宝贵采访时间;而在接受采访后的十分钟,他又将在这所学校为学生开数学讲座。在网络上,他的讲座信息颇多,足迹几乎遍布全国,除了中小学外,还有大学和专业的学术机构。对一个八旬长者来说,这样的工作强度是难以想象的。

或许是数学家天生思维敏捷,虽是高龄,他思路仍然十分清晰,每个人名、每个数字都记得一清二楚。他乡音很重,“河南普通话”是他的“标配”,每当记者听不清楚时,他都会含笑重复,慈祥的面庞一下子就拉近了与人们的距离。或许这就是数学的魅力:尽管是一座高峰,但也可以很接地气。

(广报记者秦松 通讯员张英俊、林其刚、梁孝廉)

[ 编辑: hylanda ]
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